DE1809015A1 - Fluid device - Google Patents
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Description
1? Fluidvorrichtung " Die Erfindung betrifft' eine binär arbeitende Fluidvorrichtung mit einer Kammer. 1? Fluid device "The invention relates to a binary one Fluid device with a chamber.
Binär arbeitende Fluidvorrichtungen mit einer Kammer zur Darstellung bistabiler Zustände sind bekannt. Bei vielen dieser Vorrichtungen wird zum Umschalten des Zustandes ein kugelähnliches Teil verwendet. Die bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, daß sie'eine besondere Druckmittelquelle benötigen, die von dem Signaldruck über das kugelförmige Teil gesteuert wird. Daraus resultiert, daß die Speicherwirkung dieser Vorrichtungen verloren geht, sobald die Druckmittelquelle abgeschaltet wird. Unvorteilhaft ist auch, daß bei einigen der bekannte'vorrichtungen eine Vielzahl von Geräten. zusammengeschaltet werden muß, um bistabilen Betrieb zu erreichen, während bei anderen in einer einzigen Vorrichtung zwei oder mehrere kugelförmige Teile notwendig sind, um die erwünschte Folge'von Schaltzuständen zu erhalten. Darüberhinaus werden an die Genauigkeit der Abmessungen der kugelähnlichen Teile,sowie der entsprechenden Kanäle und Ventilsitze große Anforderungen gestellt, die das Gerät. stark verteuern.Binary fluid devices having a chamber for illustration bistable states are known. Many of these devices use switching the state a ball-like part is used. The known devices have the disadvantage that they need a special pressure medium source from the signal pressure is controlled via the spherical part. As a result, the memory effect these devices is lost as soon as the pressure medium source is switched off. It is also disadvantageous that in some of the known devices a large number of devices. must be interconnected in order to achieve bistable operation, while with others in a single device two or more spherical ones Parts are necessary to obtain the desired sequence of switching states. Furthermore are attached to the accuracy of the dimensions of the spherical parts, as well as the corresponding Channels and valve seats made great demands on the device. much more expensive.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine binär arbeitende Fluidvorrichtung zu offenbaren, die keine zusätzliche Druckmittelquelle benötigt, die sehr einfach aufgebaut ist und bei der die Anforderungen an die Genauigkeit ihrer Teile relativ niedrig sind.The object of the invention is therefore to provide a binary operating fluid device to reveal that no additional pressure medium source is required, which is very simple is constructed and in which the requirements for the accuracy of their parts are relative are low.
Diese Aufgabe. wird dadurch gelöst, daß die Kammer der erfindungsgemäßen Fluidvorrichtung zwei Einlaßöffnungen und zwei diesen zugeordnete Auslaßöffnungen aufweist, daß die beiden Einlaßöffnungen an eine'gemeinsame Druckinittelimpulsquelle angeschlossen sind und daß Jeweils eine der beiden Auslaßöffnungen mittels eines einzigen frei beweglichen Schließkörpers verschlieRbar ist.'Dieser Schließ-.This task. is achieved in that the chamber of the invention Fluid device two inlet openings and two outlet openings assigned to them has that the two inlet openings to a'gemeinem Druckinittelimpulsquelle are connected and that in each case one of the two outlet openings by means of a single freely movable closing body can be locked.
körper ist derart geführt, daß er beim Auftreteii eines Druckimpulses sich von einer ersten stabilen Lage vor einer der beiden Einlaßöffnungen in eine Lage begibt, bei der er die dieser Einlaßöffnung zugeordnete Auslaßöffnung verschließt, so daß an der anderen Auslaßöffnung ein Ausgangssignal abgegeben wird. Auf den Schließlcörper wirkt eine Rückstellkraft ein, die. nach Beendigung dieses Druckimpulses den 3cllließkörper auf einem vorgegebenen Weg zu einer zweiten stabilen Lage vor der anderen Einlaßöffnung bewegt.body is guided in such a way that it occurs when a pressure pulse occurs from a first stable position in front of one of the two inlet openings into a Position in which he closes the outlet opening assigned to this inlet opening, so that an output signal is emitted at the other outlet opening. On the locking body acts a restoring force that. after termination of this pressure pulse, the 3cllliekörper on a predetermined path to a second stable position in front of the other inlet opening emotional.
Die Zufuhr eines Impulses bewirkt den halben Arbeitszyklus in der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der durch den darauf folgenden Impuls beendet wird, indem der Schließkörper in seine erste stabile Lage zurückkehrt. Auf diese Weise werden eine Folge von Druckmittelimpulsen in ein bistabiles Ausgangssignal umgewandelt.The supply of a pulse causes half the duty cycle in the device according to the invention, which is terminated by the subsequent pulse, by the closing body returning to its first stable position. In this way a sequence of pressure medium pulses are converted into a bistable output signal.
Da der Schließkörper durch den Druckniittelimpuls betätigt wird und eine der beiden Auslaßöfrnungen verschließt, herrscht an der anderen noch geöffneten Auslaßöffnung ein hoher Druck.Since the closing body is actuated by the pressure riveting pulse and one of the two outlet openings closes, the other is still open Outlet port a high pressure.
Dle erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet in einem großen Druckbereich, da der notwendige Druck zum Bewegen des Schließkörpers vor eine der beiden Auslaßöffnungen sehr niedrig ist und die Höhe des Druckes nach oben nur durch die Druckfesitig-' keit der Vorrichtung begrenzt wird. Aus diesem Grunde eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtüng. auch sehr gut für Kaskadenschaltungen, bei denen viele Vorrichtungen hi'nterein-.The device according to the invention works in a large pressure range, because the pressure required to move the closing body in front of one of the two outlet openings is very low and the level of the pressure upwards only through the Druckfesitig- ' speed of the device is limited. For this reason, the invention is suitable Device also very good for cascade connections where there are many devices into-.
ander geschaltet werden und Jede Vorrichtung durch das Ausgangssignal der vor ihr liegenden betrieben wird. Vorrichtungen dieser Art, die sich in Kaskade -schalten lassen, sind besonders geeignet zum Zählen und zum Steuern nacheinander ablaufender Vorgänge. Es ist weiterhin wichtig, daß bei der erfindungsgemäßen Fluidvorrichtung beim Ausfall des Druckes der gespeicherte Wert nicht verloren geht; da der Schließkörper ohne einen besonderen Hilfsdruck dadurch eine Rückstellkraft zur nächsten Einlaßöffnung bewegt wird und sich seine Lage auch bei nicht vorhandenem Hilfsdruck feststellen läßt.other can be switched and each device by the output signal the is operated lying in front of her. Devices of this type that are in cascade - can be switched, are particularly suitable for counting and controlling one after the other ongoing processes. It is also important that in the fluid device of the invention if the pressure fails, the stored value is not lost; because the closing body without a special auxiliary pressure, this creates a restoring force to the next inlet opening is moved and its position can be determined even if there is no auxiliary pressure leaves.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fluidvorrichtung empfiehlt es sich, daß die Kammer aus einem ersten Kanal und einem den ersten Kanal schneidenden zweiten Kanal gebildet ist und daß die Einlaßöffnungen und die Auslaßöffnungen jeweils in die Endteile des betreffenden Kanals münden. Der Querschnitt der beiden Kanäle ist vorteilhafterweise kreisförmig und der innerhalb der Kanäle frei bewegliche Schließkörper ist eine Kugel.Recommended in a further embodiment of the fluid device according to the invention it is that the chamber consists of a first channel and a first channel intersecting second channel is formed and that the inlet openings and the outlet openings respectively open into the end parts of the channel in question. The cross section of the two channels is advantageously circular and freely movable within the channels Closing body is a ball.
Will man vor Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Ruhelage der Kugel vor einer der beiden Einlaßöffnungen erzwingen, um dadurch für die Kugel eine bestimmte Ausgangslage zu haben, so ist es hierfür besonders günstig, wenn die Vorrichtung einen Verschlußteil zum Verschließen einer der beiden Auslaßöffnungen aufweist, oder wenn die Einrichtung zum Einstellen des Schließkörpers durch einen neben eirier der beiden Einlaßöffnungen in die Kammer mündenden zusätzlichen dritten Einlaß gebildet ist, dem unabhängig von den beiden Einlaßöffnungen ein Druckmittelimpuls zuführbar ist. Es ist aber auch möglich, diese Einrichtung zum Einstellen des Schießkörpers dadurch zu bilden, daß eine Sperrvorrichtung zum zeitweiligen Sperren der Zufuhr von Druckmittelimpulsen an die eine der beiden Einlaßöffnungen vorgesehen ist.If you want to use the device according to the invention Force rest position of the ball in front of one of the two inlet openings to thereby allow for To have the ball in a certain starting position, it is particularly favorable for this to when the device has a closure part for closing one of the two outlet openings having, or if the device for adjusting the closing body by a in addition to one of the two inlet openings opening into the chamber, an additional third Inlet is formed to which a pressure medium pulse is independent of the two inlet openings is feedable. But it is also possible to use this device for adjusting the shooting body by forming a locking device for temporarily locking the supply of pressure medium pulses to which one of the two inlet openings is provided.
Ein AusfUhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fluidvorrichtung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.An exemplary embodiment of the fluid device according to the invention is explained below with reference to the drawing.
Hierin zeigt Figur -1 eine erfindungsgemäße Fluidv.orrichtung, in deren aus zwei einander schneidenden Kanälen gebildeten Kammer ein kugelförmiger Schließkörper beweglich angeordnet ist, Figur 2 eine der in Figur 1 gezeigten Fluidvorrichtung entsprechende Vorrichtung, bei der eine RUckstelleinrichtung vorgesehen ist und Figur 3 die Vorrichtung nach Figur 2, bei der eine abgeändert Rückstelleinrichtung vorgesehen ist.1 shows a fluid device according to the invention, in FIG whose chamber formed from two intersecting channels is a spherical one Closing body is movably arranged, Figure 2 one of the fluid device shown in Figure 1 corresponding device in which a reset device is provided and FIG. 3 shows the device according to FIG. 2, in which a modified reset device is provided.
In Jeder der drei Figuren ist ein Vorrichtungskörper 11 mi't einer Kammer versehen, die aus den beiden Kanälen 12 und 13 gebildet ist. Die Querschnittsfläche der einander unter einem Winkel von etwa 900 schneidenden Kanäle ist kreisförmig. In' der in den Figuren dargestellten Arbeitslage der Fluidvor-.In each of the three figures, there is a device body 11 with one Chamber provided, which is formed from the two channels 12 and 13. The cross-sectional area the channels intersecting each other at an angle of about 900 are circular. In 'the working position of the fluid pre- shown in the figures.
richtung sind die Längsachsen der beiden Kanäle 12, 15 um 450 geneigt. Die oberen Enden der beiden Kanäle 12,13 sind mit den Auslaßöffnungen 14,15 und ihre unteren- Enden mit den Einlaßöffnungen 16,17 versehen. Die Einlaßöffnungen 16 und 17 sind über die mit der Einlaßleitung 19 verbundene Verteilerleitung 18 an eine, hier nicht gezeigte, Druckmittelimpulsquelle angeschlossen. In der aus den Kanäle 12,13 gebildeten Kammer befindet sich ein kugelförmiger Schließkörper 21, welcher lnnethålb der Kanäle frei beweglich ist und während des Betriebes wechselweise die beide'n Aüslaßöffnungen 14 und 15 verschließt. Der'Abstand zwischen den einander gegen-Uberliegenden auslaßseitigen Enden der Kanäle 12,13 und dem Schnittpunkt ihrer beiden Längsachsen ist kleiner als der zweifache Durchmesser der Kugel 21. Mit den Bezugszeichen A, B, C und D sind die vier verschiedenen Lagen gekenn-, zeichnet, die die Kugel während des Betriebes nacheinander einnimmt, wobei in A und D die Lage der Kugel 21 stabil ist.direction, the longitudinal axes of the two channels 12, 15 are inclined by 450. The upper ends of the two channels 12,13 are with the outlet openings 14,15 and their lower ends are provided with the inlet openings 16,17. The inlet openings 16 and 17 are via the distributor line 18 connected to the inlet line 19 connected to a pressure medium pulse source, not shown here. In the out the chamber formed by the channels 12, 13 is a spherical closing body 21, which lnnethålb of the channels is freely movable and alternately during operation which closes both outlet openings 14 and 15. The distance between each other Opposite outlet ends of the channels 12, 13 and the intersection of their both longitudinal axes is smaller than twice the diameter of the sphere 21. With the Reference symbols A, B, C and D indicate the four different positions, draws, which the ball occupies one after the other during operation, in A and D the Position of the ball 21 is stable.
Es sei angenommen, daß sich die Kugel 21 anfangs in der stabilen Lage A befindet. Beim Auftreten eines Druckimpulses an der Einlaßleitung 19 gelangen gleichzeitig Druckimpulse auf die beiden Einlaßöffnung 16 und 17, wodurch die Kugel 21 aus ihrer stabilen Lage A in die Lage C getrieben wird, wo sie die Auslaßöffnung 15 verschließt und durch den Druckabfall an dieser Auslaßöffnung festgehalten wird. Daher bleibt diese Auslaßöffnung verschlossen und der Druckimpuls tritt als Ausgangssignal aus der Auslaßöffnung 14 aus. Nach dein Ende des Impulses rollt, die Kugel aufgrund der auf sie einwirkenden Schwerkraft von der Lage C In die zweite stabile Lage D. Beim Auftreten des nächsten Druckimpulses an der Einlaßleitung 19 wird die Kugel von der Lage D in die Lage B gedrückt, wo sie die Auslaßöffnung 14 verschließt und wodurch der Druckimpuls als Ausgangssignal aus der Auslaßöffnung 15 austritt. Nach Beendigung dleses zweiten Druckimpulses rollt die Kugel 21 von der Lage B in ihre erste stabile Lage A, wodurch der Kreislauf beendet ist.It is assumed that the ball 21 is initially in the stable position A is located. When a pressure pulse occurs at the inlet line 19 simultaneously pressure pulses on the two inlet ports 16 and 17, causing the ball 21 is driven from its stable position A into position C, where it opens the outlet 15 closes and is held at this outlet opening by the pressure drop. This outlet opening therefore remains closed and the pressure pulse occurs as an output signal from the outlet port 14. After your end of the impulse, the ball rolls due the force of gravity acting on it from position C to the second stable position D. When the next pressure pulse occurs on inlet line 19, the ball is pressed from position D to position B, where it closes the outlet opening 14 and whereby the pressure pulse emerges from the outlet opening 15 as an output signal. To At the end of the second pressure pulse, the ball 21 rolls from position B into its position first stable position A, whereby the cycle is ended.
Da der Schließkörper durch den Druckimpuls gesteuert wird und einen der beiden Auslässe verschließt, e1angt dieser Druckimpuls fast ungeschwächt an den anderen Auslaß der Fluidvorrichtung. Der notwendige Drucks durch den die Kugel vor die Auslaßöffnung geschoben wird, ist sehr niedrig und die zulässige Druckhöhe wird nur durch die Druckfestigkeit der Vorrichtung begrenzt. Aus dlesem Grund ist der Druckbereich , in dem die erfindungsgemäße Vorrichtung zuverlässig arbeitet, sehr groß. Durch diese weitgehende Unabhängigkeit vom tmpulsdruck wird es möglich> viele der erfindungsgemäßen Vorrichtungen hintereinander zu schalten. Der Druckabfall an jeder der einzelnen Vorrichtungen ist nur gering.Since the closing body is controlled by the pressure pulse and one of the two outlets closes, this pressure pulse arrives almost unattenuated the other outlet of the fluid device. The necessary pressure through which the ball is pushed in front of the outlet opening is very low and the permissible pressure level is only limited by the compressive strength of the device. For this reason it is the pressure range in which the device according to the invention works reliably, very large. This extensive independence from pulse pressure makes it possible> to connect many of the devices according to the invention in series. The pressure drop at each of the individual devices is only slight.
Wegen der Mögllchkelt eine größere Zahl der. Fluidvorrichtungen hintereinander zu schalten, eignet sich diese Vorrichtung zum Zählen und zum Steuern nacheinander folgender Vorgänge.Because of the possibility of a larger number of. Fluid devices one behind the other to switch, this device is suitable for counting and controlling one after the other the following operations.
Aus der Beschreibung des Betriebsablaufes ist weiterhin ersichtlich, daß auch nach dem Abschalten des Druckes die gespeicherte Information nicht verloren geht, da der Schließkörper bei Unterbrechung des Druckes stets unter der Wirkung der Schwerkraft vor die unter ihm liegende Einlaßöffnung rollt.From the description of the operational sequence it can also be seen, that the stored information is not lost even after switching off the printer goes, because the closing body is always under the effect when the pressure is interrupted gravity rolls in front of the inlet opening below.
In Figur 2 sitzt an der Auslaßöffnung 15 als Rückstelleinrichtung das Verschlußteil 22. Es sei angenommen, daß die Kugel anfangs sich in der stabilen Lage A befindet. Gelangt nun ein Druckimpuls durch die Einiaßleltung 19, so wird die Kugel aus ihrer stabilen Lage A direkt vor die Auslaßöffnung i4 in die Lage B getrieben, weil die Auslaßöffnung 15 durch das Verschlußteil 22 verschlossen ist Nach Beendlgung des Druckimpulses fällt die Kugel, wie bereits beschrieben, von der Lage B in die stabile Lage A zurück.In Figure 2 sits at the outlet opening 15 as a reset device the closure member 22. It is assumed that the ball is initially in the stable Location A is located. If a pressure pulse now passes through inlet line 19, then the ball from its stable position A directly in front of the outlet opening i4 into the position B driven because the outlet opening 15 is closed by the closure part 22 After the end of the pressure pulse, the ball falls off, as already described position B back to stable position A.
Das gleiche geschieht aber auch, wenn die Kugel sich anfangs in der Lage D befindet und die Auslaßöffnung L5, wie schon beschrieben, durch das Verschlußteil 22 verschlossen ist.The same thing happens when the ball is initially in the Position D is located and the outlet opening L5, as already described, through the closure part 22 is closed.
Ein Druckmittelimpuls auf der Leitung 19 gelangt an die beiden Einlaßöffnungen 16 und 17, wodurch die Kugel aus ihrer stabilen Lage D vor die Auslaßöffnung 14 in die Lage B getrieben wird und nach der Beendigung des Impulses in die Lage A zurückfällt. Soli die Kugel statt Ln die Lage A immer in die Lage D zurückbefördert werden, so muß die Auslaßöffnung 14 anstett der Auslaßöffnung 15 verschlossen werden En Figur 3 ist die Vorrichtung noch mit zwei zusätzlichen Einlaßöffnungen 23,24 versehen, die in die einlaßseitigen Enden der beiden Kanäle 12,13 münden, neben den beiden Einläßöffnungen 16 bzw. 17 liegen und wieder eine Rückstelleinrichtung bilden. Über jede der beiden zusätzlichen,Einlaßöffnungen 23,24 kann wahlwefse und unabhängig von den Einlaßöffnungen 16 und 17 ein Druckimpuls in die Kammer geleitet werden. Wird nun, während sich die Kugel 21 in der stabilen Lage D bzw. A befindet, ein Druckimpuls auf eine der beiden Einlaßöffnungen 24 oder 23 gegebe, so wird die Kugel vor den'Auslaß 14 bzw. 15 getrieben, von wo sie, wie bereits beschrieben, in die Lage A bzw. D zurückrollt. Der gleiche Effekt läßt sich aber auch dadurch erreichen, daß die Druckmit'telimpulsversorgung einer'der beiden Einlaßöffnungen 16 oder 17; beispielsweise durch das Einfügen eines Ventils in die Leitung 18 zwischen der betreffenden Einlaßöffnung und der Einlaßleitung 19 unterbrochen wird.A pressure medium pulse on line 19 reaches the two inlet openings 16 and 17, causing the ball from its stable position D in front of the outlet opening 14 is driven into position B and after the end of the impulse into position A falls behind. If the ball always moves position A back to position D instead of Ln the outlet opening 14 must be closed instead of the outlet opening 15 In FIG. 3, the device has two additional inlet openings 23, 24 provided, which open into the inlet ends of the two channels 12,13, next to the two inlet openings 16 and 17 and again a reset device form. Via each of the two additional, inlet openings 23,24 can optionally and independently from the inlet ports 16 and 17 a pressure pulse are passed into the chamber. Now, while the ball 21 is in the stable position D or A, a If a pressure pulse is applied to one of the two inlet openings 24 or 23, the ball becomes driven in front of the outlet 14 or 15, from where, as already described, into the Layer A or D rolls back. The same effect can also be achieved by that the pressure medium pulse supply to one of the two inlet openings 16 or 17; for example by inserting a valve in the line 18 between the relevant Inlet opening and the inlet line 19 is interrupted.
Dann wird nur eine der beiden Einlaßöffnungen 16,17 mit Druckimpulsen versorgt und wirkt dann wie eine der Einlaß-Öffnungen 23,24.Then only one of the two inlet openings 16, 17 is provided with pressure pulses is supplied and then acts like one of the inlet openings 23,24.
Der Schnittwinkel der beiden Kanäle kann von dem in dem Figuren gezeigten abweichen, solange nur die Kugel 21 bei fehlendem Druck an den Einlaßöffnungen 16 und 17 immer von der Lage B in die stabile Lage A und von der Lage C in die stabile Lage D zurückkehrt. Eine vorteilhafte Abwandlung der in den Figuren gezeigten erfindungsgemäßen Vorrichtung kann darin bestehen, daß der Hohlraum um den Schnittpunkt der Längsachsen der beiden Kanäle 12,13 vergrößert wird, um die Bewegung der Kugel in eine der beiden stabilen Lagen zu erleichtern. The angle of intersection of the two channels can differ from that shown in the figures differ as long as only the ball 21 in the absence of pressure at the inlet openings 16 and 17 always from position B to stable position A and from position C to stable Location D returns. An advantageous modification of the invention shown in the figures Device can consist in that the cavity around the intersection of the longitudinal axes of the two channels 12, 13 is enlarged to allow the ball to move in one of the two to facilitate stable positions.
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